Question

14．X、Y、Z、W四種化合物均由短周期元素組成．其中X含有四種元素，X、Y、Z的焰色反應均為黃色，W為無色無味氣體．這四種化合物具有下列轉化關系（部分反應物、產物及反應條件已略去）．
請回答：
（1）W的電子式是．
（2）X與Y在溶液中反應的離子方程式是HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O．
（3）X含有的四種元素之間（二種、三種或四種）可組成多種化合物，選用其中某些化合物，利用圖2裝置（夾持固定裝置已略去）進行實驗，裝置Ⅲ中產生白色沉淀，裝置Ⅴ中可收集到一種無色氣體．

①裝置Ⅰ中反應的化學方程式是Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O或2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，
裝置Ⅱ中物質的化學式是Na₂O₂．
②用X含有的四種元素中的兩種組成的某化合物，在催化劑存在下制備并收集純凈干燥的裝置Ⅴ中氣體，該化合物的化學式是H₂O₂，所需儀器裝置是Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ．
（從上圖選擇必要裝置，填寫編號）
（4）向Y溶液中通入氯氣，可制得某種生產和生活中常用的漂白、消毒的物質，該反應的離子方程式是C1₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z的焰色反應均為黃色，說明三者均為鈉元素的化合物．X含有四種元素，在加熱條件下能生成Z，可推知，X為NaHCO₃，Y為NaOH，Z為Na₂CO₃，Z得到W為無色無味的氣體，應是與酸反應生成的CO₂．
（1）二氧化碳分子中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對；
（2）氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應生成碳酸鈉與水；
（3）①NaHCO₃含有的四種元素之間（二種、三種或四種）可組成多種化合物，根據裝置Ⅲ中Ba（OH）₂飽和溶液產生白色沉淀，且圖示中裝置I、Ⅱ中的物質均為固體，推測裝置I中的物質為NaHCO₃或Na₂CO₃固體，因為裝置Ⅴ中收集到一種無色氣體，說明裝置I中產生的CO₂與裝置Ⅱ中的物質反應生成了另一種無色氣體，進而推測出裝置Ⅱ中的物質為Na₂O₂，裝置Ⅴ中收集的氣體是O₂；
②裝置Ⅴ中收集的氣體是O₂，O₂的制取也可以用H₂O₂ 在二氧化錳作催化劑條件下分解制得，I為發生裝置，Ⅳ進行干燥，Ⅴ進行收集；
（4）氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉與水．

解答 解：X、Y、Z的焰色反應均為黃色，說明三者均為鈉元素的化合物．X含有四種元素，在加熱條件下能生成Z，可推知，X為NaHCO₃，Y為NaOH，Z為Na₂CO₃，Z得到W為無色無味的氣體，應是與酸反應生成的CO₂，
（1）W為CO₂，電子式為，故答案為：；
（2）氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應生成碳酸鈉與水，反應離子方程式為：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，
故答案為：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）NaHCO₃含有的四種元素之間（二種、三種或四種）可組成多種化合物，根據裝置Ⅲ中Ba（OH）₂飽和溶液產生白色沉淀，且圖示中裝置I、Ⅱ中的物質均為固體，推測裝置I中的物質為NaHCO₃或Na₂CO₃固體，因為裝置Ⅴ中收集到一種無色氣體，說明裝置I中產生的CO₂與裝置Ⅱ中的物質反應生成了另一種無色氣體，進而推測出裝置Ⅱ中的物質為Na₂O₂，裝置Ⅴ中收集的氣體是O₂．
①裝置Ⅰ中反應的化學方程式：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O或2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，裝置Ⅱ中物質的化學式為Na₂O₂，
故答案為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O或2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O；Na₂O₂；
②O₂的制取也可以用2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑制備，I為發生裝置，Ⅳ進行干燥，Ⅴ進行收集，
故答案為：H₂O₂；Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ；
（4）將Cl₂通入NaOH溶液中，反應生成NaClO、NaCl與水，反應離子方程式為：C1₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，
故答案為：C1₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

點評 本題考查無機物推斷，涉及鈉元素化合物的相互轉化，要求學生對元素化合的知識非常熟練，把握常見氣體的制備方法．